無機(jī)及分析化學(xué)課后習(xí)題第三章答案

一、選擇題1．對反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)NO(g)2SO3(g)下列幾種速率表達(dá)式之間關(guān)系正確的是()。A.C.dc(SO2)dc(O2)B.dtdtdc(SO2)dc(SO3)dt2dtdc(SO3)c(O2D.dc(SO)dc(O)322dtdtd)2dtdt解：選D。依據(jù)化學(xué)反應(yīng)的瞬時速率的表達(dá)通式，對于一般化學(xué)反應(yīng)，速率表達(dá)可寫出通式如下：AABBYYZZvdcdcdcdcABYZvdtvdtvdtvdtABYZ2．由實(shí)驗(yàn)測定，反應(yīng)H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)的速率方程為v＝kc(H2)c1/2(Cl2)，在其他條件不變的情況下，將每一反應(yīng)物濃度加倍，此時反應(yīng)速率為()。A.2vB.4vC.2.8vD.2.5v1/2(Cl2)，H2和Cl2濃度增大都增大一倍時，速率應(yīng)該增大22倍，即相當(dāng)于2.8Υa。解：選C。依據(jù)化學(xué)反應(yīng)的速率方程υ＝kc(H2)c-1，逆反應(yīng)的活化能Ea.-1，此反應(yīng)的反應(yīng)熱為()3．測得某反應(yīng)正反應(yīng)的活化能Ea.正=70kJm·ol逆=20kJm·ol-1B.-50kJm·ol-1C.90kJm·ol-1D.-45kJm·ol-1A.50kJm·ol解：選A。依據(jù)過渡態(tài)理論，反應(yīng)熱可以這樣計算：Q=Ea,正－Ea,逆。-1，加入Fe3+作催化劑后，活化能降到42kJ·mol-1，加入4．在298K時，反應(yīng)2H2O2===2H2O+O2，未加催化劑前活化能Ea=71kJm·ol催化劑后反應(yīng)速率為原來的（）。3倍C.1.2×105倍D.5×102倍A.29倍B.1×10Ea解：選C。依據(jù)阿侖尼烏斯指數(shù)式k=A·eRT，可得EaEa529000k122ee1.210RT8.314298k15．某反應(yīng)的速率常數(shù)為2.15L2·mol-2·min-1，該反應(yīng)為()。A.零級反應(yīng)B.一級反應(yīng)C.二級反應(yīng)D.三級反應(yīng)-1)1-a-b·s-1，ab解：選D。對于一個基元反應(yīng)，aA+bB=cC+dD，有反應(yīng)速率為vkc(A)c(B)則其速率常數(shù)k的單位的通式可寫成：(mol·L反推可以得到為三級反應(yīng)。6．已知反應(yīng)2NO(g)+Cl2(g)===2NOCl(g)的速率方程為v＝kc2(NO)c(Cl2)。故該反應(yīng)()A.一定是復(fù)雜反應(yīng)B.一定是基元反應(yīng)C.無法判斷解：選C?；磻?yīng)符合質(zhì)量作用定律，但符合質(zhì)量作用定律的不一定都是基元反應(yīng)。反應(yīng)是基元反應(yīng)還是復(fù)雜反應(yīng)，要通過實(shí)驗(yàn)來確定。rmθ>0，當(dāng)升高溫度時，Kθ將()。7．已知反應(yīng)N2(g)+O2(g)===2NO(g)ΔHA.減小B.增大C.不變D.無法判斷解：選B。根據(jù)呂·查德里原理，對吸熱反應(yīng)，當(dāng)升高溫度時，平衡就向能降低溫度（即能吸熱）的方向移動；即反應(yīng)正向進(jìn)行，平衡常數(shù)將增大。θ，反應(yīng)SO2(g)+θ。則K1θ和K2θ8．已知反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)平衡常數(shù)為K11O2(g)SO3(g)平衡常數(shù)為K22的關(guān)系為()θ＝K2θB.K1θ＝θ＝KD.2K1θ＝K2θKC.K221A.K1解：選C。根據(jù)平衡常數(shù)的表達(dá)式，平衡常數(shù)與化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)是有關(guān)的?；瘜W(xué)反應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)的變化影響著平衡常數(shù)的指數(shù)項。9．反應(yīng)2MnO4-+5C2O42-+16H+===2Mn2++10CO2+8H2OΔrHmθ<0，欲使KMnO4褪色加快，可采取的措施最好不是()。2-濃度A.升高溫度B.降低溫度C.加酸D.增加C2O4解：選B。欲使KMnO4褪色加快，即增大反應(yīng)的速率，只能通過升高溫度，增大反應(yīng)物的濃度，加入催化劑等來考慮。所以這里降低溫度不利于加快反應(yīng)速率。10．設(shè)有可逆反應(yīng)aA(g)+bB(g)dD(g)+eE(g)rHm>0，且a+b>d+e，要提高A和B的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)采取的措施是()。A.高溫低壓B.高溫高壓C.低溫低壓D.低溫高壓解：選B。根據(jù)呂·查德里原理，對吸熱反應(yīng)，當(dāng)升高溫度時，平衡就向能降低溫度（即能吸熱）的方向移動；當(dāng)增大壓力時，平衡就向能減小壓力（即分子化學(xué)計量數(shù)之和小）的方向移動；所以為提高反應(yīng)物A和B的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)采取的措施是高溫高壓。二、填空題1．已知反應(yīng)2NO(g)+2H2(g)===N2(g)+2H2O(g)的反應(yīng)歷程為①2NO(g)+H2(g)===N2(g)+H2O2(g)（慢反應(yīng)）②H2O2(g)+H2(g)===2H2O(g)（快反應(yīng)）則該反應(yīng)稱為復(fù)雜反應(yīng)反應(yīng)。此兩步反應(yīng)均稱為基元反應(yīng)反應(yīng)，而反應(yīng)①稱為總反應(yīng)的定速步驟，總反應(yīng)的速率方2(NO)，此反應(yīng)為3級反應(yīng)。程近似為v=kc(H2)c2．已知基元反應(yīng)CO(g)+NO2(g)===CO2(g)+NO(g)，該反應(yīng)的速率方程為v=kc(CO)c(NO2)；此速率方程為質(zhì)量作用定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，此反應(yīng)對NO2是1級反應(yīng)，總反應(yīng)是2級反應(yīng)。3．催化劑加快反應(yīng)速率主要是因?yàn)榇呋瘎﹨⑴c了反應(yīng)，改變反應(yīng)途徑，降低了活化能。4．增加反應(yīng)物濃度，反應(yīng)速率加快的主要原因是活化分子總數(shù)增加，提高溫度，反應(yīng)速率加快的主要原因是活化分子百分?jǐn)?shù)增加。θ，所以平衡向正反應(yīng)方向移動；對放熱反應(yīng)，提高溫度，Q>Kθ，所以平衡向逆5．增加反應(yīng)物的量或降低生成物的量，Q<K反應(yīng)方向移動。6．對于氣相反應(yīng)，當(dāng)Δn=0時，增加壓力時，平衡不移動；當(dāng)Δn<0時，增加壓力時，平衡向正反應(yīng)方向移動；當(dāng)Δn>0時，增加壓力時，平衡向逆反應(yīng)方向移動。7．在氣相平衡PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)系統(tǒng)中，如果保持溫度、體積不變，充入惰性氣體，平衡將不移動；如果保持溫度，壓力不變，充入惰性氣體，平衡將向右移動。8．化學(xué)平衡狀態(tài)的主要特征是v正=v逆；溫度一定時，改變濃度、壓力可使平衡發(fā)生移動，但Kθ值不變，如溫度改變使化學(xué)平衡發(fā)生移動，此時Kθ值改變。9．某化學(xué)反應(yīng)在298K時的速率常數(shù)為1.1×10-4s-1，在323K時的速率常數(shù)為5.5×10-2s-1。則該反應(yīng)的活化能是，303K時的速率常數(shù)為。三、簡答題：Ea1．根據(jù)阿侖尼烏斯指數(shù)式k=A·eRT，對一切化學(xué)反應(yīng)，升高溫度，反應(yīng)速率均加快嗎？反應(yīng)速率常數(shù)的大小與濃度、溫度、催化劑等因素有什么關(guān)系？Ea，解：根據(jù)阿侖尼烏斯指數(shù)式k=A·eRT，溫度與速率常數(shù)成正比，而速率常數(shù)又與反應(yīng)速率成正比，所以對一切化學(xué)反應(yīng)，升高溫度，反應(yīng)速率均加快。反應(yīng)速率常數(shù)大小由反應(yīng)物性質(zhì)決定，與反應(yīng)物的濃度無關(guān)，與溫度成正比。加入催化劑，降低了反應(yīng)的活化能，增大了反應(yīng)速率常數(shù)，從而使化學(xué)反應(yīng)速率加快。2．反應(yīng)速率方程和反應(yīng)級數(shù)能否根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式直接得出？次氯酸根和碘離子在堿性介質(zhì)中發(fā)生下述反應(yīng)：ClO-+I--+IOHIO---+Cl其反應(yīng)歷程為（1）ClO-+H2O===HClO+OH-（快反應(yīng)）（2）I-+HClO===HIO+Cl-（慢反應(yīng)）（3）HIO+OH-===H2O+IO-（快反應(yīng)）試證明v＝kc(I-)c(ClO-)c-1(OH-)解：反應(yīng)速率方程式和反應(yīng)級數(shù)不能根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式直接得出，因?yàn)橘|(zhì)量作用定律只適用于基元反應(yīng)，且用于定速步驟。對于復(fù)雜反應(yīng)的速率方程，只能通過實(shí)驗(yàn)獲得。因?yàn)榉磻?yīng)（2）為定速步驟，所以-vk2c(I)c(HClO)由反應(yīng)（1）可得平衡常數(shù)K=-c(HClO)c(OH)所以c(HClO)-Kc(ClO)-c(OH)c-(ClO)代入速率方程得：-整理得：-Kc(ClO)-c(ClO)-vkc(I)vKkc(I)2-2-c(OH)--1-c(OH)令kK=k所以2vkc(I)c(ClO)c(OH)3．寫出下列反應(yīng)的平衡常數(shù)Kθ的表示式。（1）CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)（2）MgCO3(s)MgO(s)+CO2(g)（3）NO(g)+1O2(g)NO2(g)2（4）2MnO4-(aq)+5H2O2(aq)+6H+(aq)2Mn2+(aq)+5O2(g)+8H2O(l)解：p(CO)2（1）Kθθpp(CH)p(O)2（2）Kp(CO)θ2θ42θθppp（3）θKp(NO)1/2（4）Kθ252+2θpc(Mn)p(O)2θθp(NO)p(O)2cpθθpp265-+c(MnO)c(HO)c(H)422θθθccc四、計算題：-1時，其反應(yīng)速率為1.2molL·-1·min-1。（1）寫出該反應(yīng)的速率方程。（2）計算1．A(g)→B(g)為二級反應(yīng)。當(dāng)A的濃度為0.050molL·速率常數(shù)。（3）在溫度不變時欲使反應(yīng)速率加倍，A的濃度應(yīng)為多大？2解：（1）依題意有：(A)vkc22（2）依據(jù)(A)vkc，代入數(shù)據(jù)計算：-1-11.2k(0.05)得到8Lmol-1-1s-1k480Lmolmin=22A（3）依據(jù)(A)c得到c(A)=0.0707mol.Lvkc代入數(shù)據(jù)計算：2.4480()2．在1073K時，測得反應(yīng)2NO(g)+2H2(g)===N2(g)+2H2O(g)的反應(yīng)物的初始濃度和N2的生成速率如下表生成N的初始速實(shí)驗(yàn)初始濃度/（mol·L-1）率211molLs序號c(NO)c(H2)-36.00×10-31.92×10-312.00×1021.00×10-36.00×10-30.48×10-332.00×10-33.00×10-30.96×10-3（1）寫出該反應(yīng)的速率方程并指出反應(yīng)級數(shù)；（2）計算該反應(yīng)在1073K時的速率常數(shù)；-3mol·L-1，c(H2)=4.00×10-3mol·L-1時，計算該反應(yīng)在1073K時的反應(yīng)速率。（3）當(dāng)c(NO)=4.00×10解：（1）設(shè)速率方程為：v=kcx(NO)cy(H2)代入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得：①1.92×10-3=k(2.00×10-3)x(6.00×10-3)y②0.48×10-3=k(1.00×10-3)x(6.00×10-3)y③0.96×10-3=k(2.00×10-3)x(3.00×10-3)y①÷②得4=2xx=2；①÷③得2=2y，y=1所以v=kc2(NO)c(H2)（2）k=8×104L2·mol-2·s-1（3）v=5.12×10-3mol·L-13．已知反應(yīng)N2O5(g)===N2O4(g)+1O2(g)在298K時的速率常數(shù)為3.46×105s-1，在338K時的速率常數(shù)為4.87×107s-1，求該反應(yīng)的2活化能和反應(yīng)在318K時的速率常數(shù)。解：1lnk2EaTk1Tk2Tk1RT21298K510s338K710TT21111s-1則：Ea=103.56kJ.mol51s代入公式31T3TT1Tk1T13298K.4610Tk318K33lnkkEaR?316s-1得k3=4.79×104．在301K時，鮮牛奶大約4h變酸，但在278K的冰箱中可保持48h，假定反應(yīng)速率與牛奶變酸的時間成反比，求牛奶變酸的活化能。解：v1t所以k1t1lnk2k1EaRTT21TT21ktt48，221121kt412t1ln121.3JEmol1(301K301K278K278)-1則：Ea=75.16kJ.mola-1K5．已知反應(yīng)2H2O2===2H2O+O2的活化能Ea=71kJ·mol-1，在過氧化氫酶的催化下，活化能降為8.4kJm·ol-1。試計算298K時在酶的催化下，H2O2的分解速率為原來的多少倍？EEaa解：2A①;A21lnklnlnk1ln②RTRT存在時的活化能。EEaa解：2A①;A21lnklnlnk1ln②RTRT，EEkk2410a3k11a22ln因?yàn)閗RT1所以1lg(4791K3190000JmolE2a10)-112.3038.314JKmol則E=135.4kJ.mol-1a27．已知下列反應(yīng)在1362K時的平衡常數(shù)：（1）H2(g)+1S2(g)H2S(g)K1θ=0.802（2）3H2(g)+SO2(g)H2S(g)+2H2O(g)K2θ=1.8×104計算反應(yīng)（3）4H2(g)+2SO2(g)S2(g)+4H2O(g)在1362K時的平衡常數(shù)Kθ。解：目標(biāo)方程式（3）可以這樣重合得到：(3)=(2)2×-(1)×2θ24∴Kθ=28=5.06×10(K)1.8102θ2(K)0.81-1，O2(g)8．在800K下，某體積為1L的密閉容器中進(jìn)行如下反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)SO2(g)的起始量為0.4molL·的起始量為1.0mol·L-1，當(dāng)80%的SO2轉(zhuǎn)化為SO3時反應(yīng)達(dá)平衡，求平衡時三種氣體的濃度及平衡常數(shù)。解：2SO2(g)+O2(g)======2SO3(g)起始濃度/(mol?L-1)0.410平衡濃度/(mol?L-1)0.4(1-80%)1--1)0.4(1-80%)1-0.40.4×80%80%2=0.08=0.84=0.32所以11c(SO)0.32molL31)c(SO)0.08molL，c(O)0.84molL，2c22Kc=2c)20.820.32mol119.5L.mol-1(O2(SO320.84L)c(SO2-1=[19.05/（8.314×800）]（kPa）-1=0.00286（kPa）-1因?yàn)閴毫ζ胶獬?shù)：Kp=Kc(RT)-1(p×100kPa=0.286-1所以標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)Kθ=Kp(pθ)=Kc(RT)θ)=0.00286（kPa）9．在523K下PCl5按下式分解PCl5(g)PCl3(g)+C12(g)將0.7mol的PCl5置于2L密閉容器中，當(dāng)有0.5molPCl5分解時，體系達(dá)到平衡，計算523K時反應(yīng)的Kθ及PCl5分解率。解：PCl5(g)=====PCl3(g)+Cl2(g)起始濃度/(mol?L-1)-1)1.4=0.35002平衡濃度/(mol?L-1)-1)3.48=0.10.250.256.2n=cRT因?yàn)閜V=nRT所以p=RTVKθ[θp)][p(PClp(Clθ2/θp)]c(PCl)c(Cl3c(PCl)52)]RTθp0.50.90.8510052319.60.33//p)]3[p(PCl50.35.01100%=71.43%1.35θ＝2.1×103，1273K時Kθ＝1.6×102，計算:10．反應(yīng)C(s)+CO2(g)2CO(g)在1773K時K（1）反應(yīng)的ΔrHmθ，并說明是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)；θ（2）計算1773K時反應(yīng)的ΔrGm（3）計算反應(yīng)的ΔrSmθ。解：（1）由lnθθ1138.314JmolK1773K1273K2.110θln-1=96.62kJm·olKHTT2rm21()θKRTTrHm=2(17731273)K1.6101K-11Jmol×1773K×lg2100=-112.78kJmol·121θθ=-2.3038×.314（2）（3）rHmθθθrGmrHmTrSm=-2.303RTlgKθθ-1TG(96620112760)Jmol-1θrmrm-1rS118.1JmolKmT1773K11．在763K時反應(yīng)H2(g)+I2(g)2HI(g)Kθ=45.9，H2、I2、HI